目前看来，关于宇宙起源和演化的理论似乎很全面，我们称之为暴胀理论。这个理论解释了我们的宇宙是如何从高温和高密度的奇点中出现，以及如何膨胀和冷却的。正是如此，太空以比光速更快的速度膨胀并冷却，熟悉的基本粒子和力可以在宇宙膨胀时产生宇宙背景辐射和各种复杂粒子。大爆炸后大约三分钟，氢与氦的比例已在宇宙学上确定，宇宙背景光子和中微子的数量也已确定。此外，在快速“膨胀”时期，宇宙物质密度的不规则性以及引力辐射的背景被确立。

　　根据WMAP卫星的惊人结果，以及COBE和其他一些对宇宙背景辐射的高精度研究的结果，现在已经确定宇宙有137亿年的历史，它的空间几何结构完全是“平坦的”。而且，普通恒星和气体中的引力物质含量只有5%。其余可观测的宇宙引力“质量”是以暗物质的形式（27%）和额外的暗能量（68%）的形式存在。正是这种暗能量使我们的宇宙加速膨胀，且这种情况已被遥远的超新星观测到了。

　　多年来，大爆炸宇宙学存在几个潜在的竞争对手，但除了稳态理论，没有一个能吸引到更多感兴趣的支持者。原因是他们未能预测或者解释一些被广泛认为是任何宇宙学理论的关键检验的基本观测结果，即使是大爆炸理论的竞争对手也不例外！

　　德西特宇宙论（1917年）--宇宙被认为完全没有物质，但由于存在一个非零的宇宙学常数，宇宙随时间以指数方式膨胀。这驳倒了几乎所有现有的观测事实，包括遵循线性哈勃定律的实际膨胀率，而不是随时间的指数膨胀定律。而且，宇宙中物质的密度不是零，因为我们在这里，还有许多其他恒星和星系！

　　爱因斯坦静态宇宙论（1917年）--宇宙不会膨胀，并且在时间上是静止的。宇宙学常数被精确地调整以平衡物质的吸引倾向。与德西特宇宙学一样，它也不符合现代观测，因为宇宙是随着时间线性膨胀的。它对这个常数的微小扰动也是不稳定的。

　　勒梅特宇宙论（1924）--宇宙从一个没有宇宙学常数的“大爆炸”开始。初始状态是一个巨大的放射性原子，包含了宇宙中接近绝对零度的所有物质。这一理论与观测到的膨胀相一致，但却未能解释宇宙背景辐射的存在以及氢、氦和氘的普遍丰度，因为它需要一个大质量的“超级原子”在大爆炸的瞬间衰变。

　　稳态宇宙论（1950）-由弗雷德 霍伊尔和托马斯戈尔德提出，他们认为宇宙一直在不断地膨胀，新的星系在星系间空间种一个接一个地被创造出来。这一理论在20世纪50年代和60年代达到全盛时期，但始终无法令人信服地解释宇宙背景辐射来自何处，为何是各向同性的，及其温度为何固定在2.7 K。它也没有提供任何线索，说明为什么氢、氦和氘应该有一个普遍的丰度比。

　　冷大爆炸宇宙论（1965）--由哈佛大学的大卫莱泽提出，它认为大爆炸发生了，但初始状态是绝对零度，由纯氢固体组成。当宇宙膨胀时，这些云分裂成星系大小的云。它没有解释宇宙背景场从何而来，也没有解释为何它在温度2.7K时各向同性的，温度为2.7K。

　　哈格登宇宙论（1968年）--由物理学家罗伯特·哈格多恩提出，大爆炸理论的所有细节可能都是正确的，除了宇宙早期历史的极限温度约为1万亿度，因为物质的结构有一个无限的“基本粒子”阶梯，其中的电子、质子和中子被构造出来。夸克的存在使得宇宙早期历史的任何极限温度都远高于1000万亿度，这一发现驳倒了这一点。

　　布兰斯迪克宇宙论 (1955)--爱因斯坦的引力方程在广义相对论中被修正为包含一个标量场。这个磁场使重力常数的值在数十亿年内缓慢变化，这也导致了宇宙早期历史的改变。对重力常数变化的实验研究表明，在过去的20-30亿年里，它并没有改变到实验误差以内。这将导致地月系统的演化发生重大变化，太阳的演化将受到严重的影响。而这些影响都没有观察到。

　　旧膨胀论和大爆炸宇宙学说（1980年）--艾伦古特在1980年提出的一个“玩具”模型。在宇宙大爆炸后10-34秒结束的膨胀时代导致了真空中无数“气泡”的形核，这些气泡合并在一起形成了物质和辐射的光泽，形成了一个非常块状的结构。然而，宇宙背景辐射显示，自宇宙大爆炸后约30万年以来，宇宙非常平滑，至少有一万分之一。没有证据表明这是一个动荡混乱的过渡时期。

　　振荡大爆炸宇宙论（1930）--这是对大爆炸宇宙学的一种可能的修改，其区别只是当前的膨胀将被崩塌阶段和膨胀阶段等所取代。没有证据表明以前有过膨胀-崩溃阶段。宇宙似乎也没有足够的物质使其成为一个注定在未来会重新消失的“封闭”的宇宙，这是任何未来振荡周期的重要要求。

　　加上了的中微子家族的大爆炸宇宙论（1970年）--大爆炸宇宙学基本上是正确的，只是为了解决“缺失”或“暗物质”的问题，必须在宇宙中加入新的中微子家族。这将改变氦和氘相对于氢的宇宙丰度比，从而使目前观测到的数值不再可能。也没有实验证据表明存在超过3种类型的中微子，而且这些中微子已经与测量到的宇宙丰度一致。

　　时间宇宙论（1970）--由麻省理工学院的I.塞格尔l开发，它提出时空具有不同于构成大爆炸宇宙学基础的数学结构。就我们所知，主要的分歧在于宇宙的膨胀率，这是距离和膨胀速度之间的二次定律，而不是线性哈勃定律。这一提议似乎与过去3-40年对遥远星系的观测结果不一致。也许人们对大爆炸宇宙学有其他的不同意见，但精密测时宇宙学的研究还不够深入，无法在其他领域做出可检验的预测。

　　阿尔文宇宙论（1960）--由物理学家汉斯·阿尔文提出，宇宙包含等量的物质和反物质。宇宙学中的许多其他观测事实并没有任何解释。如果物质和反物质的比例相等，那么宇宙中就应该存在这样的区域，因为湮灭过程，这些区域会相互接触产生X射线或伽马射线。迄今为止，还没有探测到如此大规模的背景，可以归因于质子或电子湮没。

　　等离子体宇宙论（1970）--宇宙中的物质，在最大的尺度上，不是中性的，但有一个非常微弱的净电荷实际上是无法探测到的。这使电磁力在宇宙中占据主导地位，因此我们所观察到的所有现象并不仅仅是引力的产物。这是一个有趣的理论，但是否认了它们的重要性，它不能轻易地解释宇宙背景辐射的起源，它的各向同性和温度，以及氦和氘的丰度。

　　对于任何关于宇宙学的理论，我同意的基本观察结果是：

　　5、宇宙微波背景辐射场的温度是2.7K，为什么是2.7K？为什么不是5.019723 K？只有大爆炸宇宙学预测了温度接近3度的遗迹辐射，而没有其他值。

　　6、确实存在一个与当前膨胀率和宇宙背景温度一致的氦氢丰度比。无论我们观察遥远星系中恒星、行星甚至气体云的组成，我们似乎总能找到一个“普遍的”恒定的氦氢比、氘氢比。一定有某种与我们的太阳系或银河系无关的解释。

　　11、没有任何物体的年龄大于宇宙的膨胀年龄，这是毋庸置疑的。我们附近的宇宙似乎没有年龄超过200亿年的非常古老的恒星，尽管它们的性质应该很容易识别，并且是我们所看到的最古老恒星的物理和演化的简单延伸。

　　12、在宇宙背景辐射场中，每一个质子和中子都有大约一千万个光子。这是一个重要的“热力学”数字，它告诉我们到目前为止宇宙是如何进化的。为什么它的熵这么大？

　　13、观测到的星系团聚程度与有限年龄小于200亿年的膨胀宇宙是一致的。一次直接的观察再次告诉我们，引力在今天的宇宙中并没有很长的时间来建立大型复杂的结构。

　　14、没有比锂重的元素具有普遍的丰度比。-是什么过程产生了这些较重的元素？

　　15、宇宙曾经对自己的辐射不透明。这一定是宇宙背景辐射的黑体形状造成的。

　　16、宇宙现在完全由物质主宰，而不是物质和反物质的混合物。-只有少数大爆炸宇宙学的竞争者试图解释这种直接的观测。

　　就是这样，这不是一个台球游戏，其中的主球（数据）是精心排列的，以便大爆炸理论出来看起来不可避免。这些理论中的任何一个都被反复地邀请去做最好的尝试，结果总是一样的。支持者们不得不介入其中，甚至让他们的理论为这些宇宙学数据提供一个简单的预测。

　　大爆炸宇宙学最大的预言在于它的基础。它基于广义相对论的无误性，以及这个理论如何解释极端条件下的重力。它的基本预测已经多次得到检验，伦泽-蒂林效应和重力波等新的奇异现象也被理论预测和证实。这似乎完美地解释了引力是如何工作的，但如果它是准确的，那么除了我们能看到的5%的恒星和气体外，我们还需要宇宙中大量的暗物质和暗能量，这是个大问题。

　　暗物质不仅存在于宇宙尺度，而且存在于星系那样小的区域。事实上，早在WMAP（威尔金森微波各向异性探测器）进行第一次研究之前，它就已经在星系中被发现了。我们银河系中围绕其中心运行的引力物质似乎比我们能探测到的所有发光物质和气体云的引力物质多6倍。事实上，我们研究过的任何大型物质系统都有暗物质问题。一些物理学家将其解释为广义相对论本身的实际崩溃，但他们的支持者却找不到一种对于广义相对论的延伸或替代品，使暗物质消失。与此同时，物理学家在大型强子对撞机或世界各地的其他实验室尚未发现任何暗物质的候选粒子。

　　所以暗物质可以被添加到大爆炸宇宙学，但我们还不知道它是什么样的物理物质，也不知道广义相对论本身是否存在一些微妙的问题。

　　作者: astronomycafe